Реферат на тему "Особенности оформления математических текстов в системе TEX(Latex)"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Мордовский государственный педагогический институт

имени М.Е. евсевьева»

Физико-математический факультет

Кафедра информатики и вычислительной техники

РЕФЕРАТ

на тему

 «Особенности оформления математических текстов в системе TEX (Latex)»

Выполнила студентка группы МДМ-212

Багданова Яна Сергеевна

Саранск 2017

Введение

Важной особенностью многих образовательных и научных ресурсов являются специфические черты естественнонаучных текстов. Естественнонаучные тексты составляют огромную часть всего спектра электронных образовательных ресурсов, включая математику, физику, экономические науки, биологию и т.д.

Во многих естественнонаучных текстах одной из основных компонент являются математические формулы. Поэтому грамотная работа с формулами имеет ключевое значение для эффективной информационной поддержки многих направлений обучения.

Отметим, что математические формулы в виртуальном образовательном процессе могут использоваться более широко, чем просто в электронных текстах. Например, это могут быть форумы, чаты и другие формы обмена информацией в электронном виде, специализированные электронные практикумы по естественным наукам и т.д. - здесь также существуют проблемы, связанные с электронной обработкой математических формул. Развитие языков разметки и концепция разделения содержания и представления позволяют подойти к проблеме представления естественнонаучной информации комплексно и на основе стандартов.

Классической средой работы с естественнонаучными текстами является система TeX, разработанная Д. Кнутом. Большой популярности TeX'а и его потомков (AMSTex, LaTeX и др.) способствовал ряд факторов. Во-первых, формализм ТеХ'а основан на идее разделения содержания и представления. Как правило, такого логического структурирования вполне достаточно, чтобы ТеХ сгенерировал полиграфический вариант текста высокого качества.Доводка внешнего представления текста имеющимися в TeX'е средствами полиграфической настройки может проводиться на втором этапе работы. Это наиболее перспективный подход, когда внешнее представление документа генерируется автоматически из логической разметки текста, сделанной человеком.

1.     Что такое tex?

Tex - это низкоуровневый язык разметки и программирования, созданный Дональдом Кнутом для приятной и единообразной вёрстки документов. Кнут начал разрабатывать систему набора текста TeX в 1977 году для исследования потенциальных возможностей оборудования цифровой печати, которое в то время начинало проникать в издательское дело. Главным образом он надеялся улучшить качество печатной продукции, которое расстраивало в его собственных книгах и статьях. После выпуска в 1989 году поддержки восьмибитных символов разработка TeX приостановилась, только иногда выходили версии с исправленными ошибками.является языком программирования в том смысле, что он поддерживает конструкции if-else: их можно использовать при работе с документом (они выполняются при компиляции документа) и т.д. Однако с его помощью сложно сделать что-либо кроме вёрстки текста. Разделение структуры документа и его форматирования делает TeX мощным - и грозным - инструментом. TeX известен своей большой стабильностью, возможностью запуска на разных типах компьютеров, и практически полным отсутствием ошибок. Номера версий TeX являются знаками числа , текущая версия имеет номер 3.1415926.

Кнут, разработчик TeX, подразумевал произносить TeX как [тех], где звук [х] произносится как в слове "посох" или "Бах". Название составлено из заглавных греческих букв "тау", "эпсилон", "хи" и представляет собой сокращение греческого слова "τέχνη" (TEXNH - techne), имеющего два значения - искусство и ремесло - и являющегося корнем английского слова technical. Англоговорящие люди часто произносят его как /'tεk/ - первый слог слова technical.

Программирование на TeX характеризуется очень высоким уровнем технического опыта, и вначале потребуется много времени, чтобы собрать нужные макросы для форматирования текста. К счастью, существует система подготовки документа, основанная на системе TeX. Она содержит набор заготовок макросов, позволяющих сэкономить время, автоматизировать повторяющие определённым образом задачи, уменьшить количество ошибок пользователя. С другой стороны, за это приходится расплачиваться затратами на настройку полного шаблона. Один из наиболее популярных макропакетов называется LaTeX.

Важно заметить, что ни один из макропакетов для TeX’а не может расширить возможностей TeX (всё, что можно сделать в LaTeX’е, можно сделать и в Plain TeX’е), но, благодаря различным упрощениям, использование макропакетов зачастую позволяет избежать весьма изощрённого программирования.

Пакет позволяет автоматизировать многие задачи набора текста и подготовки статей, включая набор текста на нескольких языках, нумерацию разделов и формул, перекрёстные ссылки, размещение иллюстраций и таблиц на странице, ведение библиографии и др. Кроме базового набора существует множество пакетов расширения LaTeX. Первая версия была выпущена Лесли Лэмпортом в 1984 году; текущая версия, LaTeX2ε, после создания в 1994 году испытывала некоторый период нестабильности, окончившийся к концу 90-х годов, а в настоящее время стабилизировалась (хотя раз в год выходит новая версия).

Общий внешний вид документа в LaTeX определяется стилевым файлом. Существует несколько стандартных стилевых файлов для статей, книг, писем и т. д., кроме того, многие издательства и журналы предоставляют свои собственные стилевые файлы, что позволяет быстро оформить публикацию, соответствующую стандартам издания.

Во многих развитых компьютерных аналитических системах, например, Maple, Mathematica, Maxima возможен экспорт документов в формат *.tex. Для представления формул в Википедии также используется TeX-нотация.

Термин LaTeX относится только к языку разметки, он не является текстовым редактором. Для того, чтобы создать документ с его помощью, надо набрать tex-файл с помощью какого-нибудь текстового редактора. В принципе, подойдёт любой редактор, но большая часть людей предпочитает использовать специализированные, которые так или иначе облегчают работу по набору текста LaTeX-разметки.

Будучи распространяемым под лицензией LaTeX Project Public License, LaTeX относится к свободному программному обеспечению.

1.1 Система набора

Главная идея LaTeX состоит в том, что авторы должны думать о содержании, о том, что они пишут, не беспокоясь о конечном визуальном облике (печатный вариант, текст на экране монитора или что-то другое). Готовя свой документ, автор указывает логическую структуру текста (разбивая его на главы, разделы, таблицы, изображения), а LaTeX решает вопросы его отображения. Так содержание отделяется от оформления. Оформление при этом или определяется заранее (стандартное), или разрабатывается для конкретного документа.

Это похоже на стили оформления, которые используются в текстовых процессорах, или на использование стилевых таблиц в HTML.

1.2 Возможности

Возможности системы, в принципе, не ограничены (из-за механизма программирования новых макросов). Вот список некоторых возможностей, предлагаемых стандартными макросами

алгоритмы расстановки переносов, определения междусловных пробелов, балансировки текста в абзацах;

автоматическая генерация содержания, списка иллюстраций, таблиц и т. д.;

механизм работы с перекрёстными ссылками на формулы, таблицы, иллюстрации, их номер или страницу;

механизм цитирования библиографических источников, работы с библиографическими картотеками;

размещение иллюстраций (иллюстрации, таблицы и подписи к ним автоматически размещаются на странице и нумеруются);

оформление математических формул, возможность набирать многострочные формулы, большой выбор математических символов;

оформление химических формул и структурных схем молекул органической и неорганической химии;

оформление графов, схем, диаграмм, синтаксических графов;

оформление алгоритмов, исходных текстов программ (которые могут включаться в текст непосредственно из своих файлов) с синтаксической подсветкой;

разбивка документа на отдельные части (тематические карты).

Расширенные средства работы с библиографическими данными предоставляются программой BibTeX. Базовые возможности работы с математическими формулами расширяются с помощью пакета AMS-LaTeX.

1.3 Структура документа

Как и в случае с TeX’ом - исходные файлы для LaTeX’а можно сравнить с программами. Документ LaTeX - это текстовый файл, содержащий специальные команды языка разметки. Сам документ делится на преамбулу и тело.

Преамбула содержит информацию про класс документа, использованные пакеты макросов, определения макросов, автора, дату создания документа и другую информацию.

Например,

\documentclass[12pt]{article} % Документ принадлежит классу article, а также будет печататься в 12 пунктов.

\usepackage[russian]{babel} % Пакет поддержки русского языка

\title{Нормальное распределение} % Заглавие документа

\date{\today} % Дата создания

Тело документа содержит собственно текст документа и команды разметки. Оно должно находиться между командами \begin{document} и\end{document}.

Например,

\begin{document}

\textbf{Нормальное распределение}, также называемое \textbf{распределением

Гаусса}, "--- распределение вероятностей, которое играет важнейшую роль во

многих областях знаний, особенно в физике. Физическая величина подчиняется

нормальному распределению, когда она подвержена влиянию огромного числа

случайных помех. Ясно, что такая ситуация крайне распространена, поэтому

можно сказать, что из всех распределений в природе чаще всего встречается

именно нормальное распределение "--- отсюда и произошло одно из его названий.

\end{document}

1.4 Формат текста

Слова разделяются пробелами. Количество пробелов не имеет значения. Также пробелом считается единичный переход на новую строку. Пустые строки разделяют текст на абзацы.

1.5 LaTeX-редакторы

Для облегчения набора и сборки документов LaTeX существует несколько интегрированных сред, например:+ auctex + reftex + preview-latex(http://www.lyx.org/)(http://www.texmacs.org/)(http://winefish.berlios.de/)(англ.)(англ.)-единственный коммерческий из перечисленных.

1.6 Версии программы LaTeX

Текущая версия LaTeX’а - LaTeX2e. На 2008-й год известно, что следующая версия будет называться LaTeX3, разработка которой была начата ещё в начале 1990-х годов и всё ещё продолжается. В планируемое для включения входят улучшенный синтаксис, поддержка гиперссылок, новый пользовательский интерфейс, доступ к произвольным шрифтам и новая документация.

Также существуют коммерческие реализации всего TeX’а, разработчики которых могут добавлять различные функциональные возможности, вроде дополнительных гарнитур, или оказывать поддержку по телефону.

Существует множество сборок TeX’а, таких как TeX Live (мультиплатформенная), teTeX (устарела, по сравнению с TeX Live, Unix), fpTeX (устарела), MiKTeX(Windows), MacTeX, gwTeX (Mac OS X), OzTeX (Mac OS Classic), AmigaTeX (больше не доступна) и PasTeX (AmigaOS) доступна из репозитория Aminet.

2. Отображение математических и других формул

2.1 Общие положения

Исходный код математической формулы записывается внутри тега <math>…</math>.

Шаблоны, переменные и параметры MediaWiki не функционируют внутри этого тега.

Пробелы игнорируются (ТеХ их сделает сам).

Пустые строки не разрешаются.

Буквы должны быть набраны только латинским шрифтом. В случае написания даже одной буквы кириллицей программа сообщает об ошибке.

Каждая буква считается переменной и воспроизводится курсивом, а цифры -прямым шрифтом (исключение -название функций и операций). Чтобы не допустить курсивного начертания для прочего текста, используйте команды \mbox или \mathrm. Например, запись <math>\mbox{abc}_\mathrm{def}</math> отображается как abcdef.

Символы записываются с помощью «команд», которые начинаются с «обратного слэш» (\) и состоят либо из командного слова из латинских букв, либо из символа (не буквы). В первом случае после командного слова должен быть обязательно пробел или другая команда.

Команды могут иметь аргументы: {обязательные} и [необязательные].

Переводы строк внутри тега <math>…</math> не отображаются, поэтому, чтобы сделать код более читабельным, можно вставлять переводы строк после каждого выражения или строки матрицы.

Если в настройках пользователя не выбрана опция «Всегда генерировать PNG», то простые формулы будут отображаться как в HTML-разметке. Чтобы заставить их всегда отображаться как PNG-рисунки, следует в начале или в конце формулы вставить один из знаков принудительного пробела (~\,\!). Cравните:

Чтобы создать выражения вида , используйте команду \stackrel{выражение1}{выражение2}, где выражение1 -то, что будет отображаться над строкой, выражение2 -то, что останется в строке. Код приведённой формулы:

<math>A\stackrel{f}{\longrightarrow}B</math>.

Десятичную запятую в десятичных дробях рекомендуется заключать в фигурные cкобки, чтобы избежать ненужного тонкого пробела после запятой. Сравните:

Если окружить формулу в TeX'е парой тегов \math, то в сообщение автоматически будет помещена картинка с написанной формулой. Примерно так:

и в сообщении появляется вот такая картинка: .

А при наведении на нее указателя мышки можно увидеть исходный код картинки, то есть то, что заключено между тегами math.

2.2 Символы математических функций

При написании стандартных функций обратите внимание:

2.3 Исходные команды. Служебные значки

\ сигнальный символ (команд);

{начало группы;

} конец группы;

_ нижний индекс;

^ верхний индекс;

~ неразрывный пробел.

2.4. Примеры написания формул

формула

Тег math преобразует содержимое в картинку, которая получилась бы, если бы мы составили LaTeX-документ с такой преамбулой:

Формулы бывают обычные и выключенные (расположенные на отдельной строке по центру страницы). Обычная формула окружается как скобками символом $, а выключенная -парой символов $$. Пример обычной формулы:

А вот выключенная формула:

Эти формулы были созданы при помощи следующих кодов:

Греческие буквы

Верхние и нижние индексы

Верхний индекс задается при помощи крышки ^. Символ, непосредственно следующий за крышкой, будет служить верхним индексом для того, что стоит перед крышкой:

Аналогично нижний индекс задается знаком _:

Верхний и нижний индексы можно сочетать, причем порядок следования индексов не важен:

Если в качестве верхнего или нижнего индекса вы хотите использовать не один символ, а целое выражение, то это выражение необходимо окружить фигурными скобками:

Заключение

Tex является первой системой, в которой угадано основное направление развития представлений текстовой информации в распределенных информационных системах. Используемые в TeX'e, и особенно в его клонах, принципы разметки текста и отделения содержания от представления, лежат в основе современных подходов к обработке структурированной текстовой информации. Конечно, в ТеХ'е все эти возможности используются нерегулярно, и в незначительных масштабах. Кроме того, формализм ТеХ'а не соответствует современным формализмам разметки текстов, основанных на языке XML.

В последнее время для разработки математических текстов стал активно использоваться редактор MS Word, включающий специальные возможности для создания формул (MS Equation Editor, MathType). Подход, реализованный в этом редакторе, более доступен массовому пользователю, чем LaTeX, не требует установки дополнительного программного обеспечения. Минусы также очевидны. Во-первых, полиграфическое качество математических формул в Word'е значительно ниже, чем то, которое генерирует система ТеХ. Во-вторых, DOC-формат является принципиально закрытым форматом, мало пригодным для работы в открытых системах. Из этого, в частности, следует непригодность DOC-формата для публикации информации в Интернете - приходится конвертировать текст либо в HTML (причем, хорошо известна колоссальная перегруженность структуры HTML-файла, который генерируется Вордом), либо в другой закрытый, но более приспособленный для обмена формат PDF. Есть и другие довольно существенные недостатки. Вообще, с точки зрения современного понимания того, как работать со структурированной текстовой информацией, идеология, заложенная в редакторе Word, является значительно более устаревшей, чем в появившейся намного раньше системе TeX.